(57)【要約】【要  約】【課  題】  内面角張りの発生による偏肉を低減しかつ製品外面の疵発生を防止しうる管の絞り圧延方法を提供する。【解決手段】  Ｎロールレデューサを用いて行う管の絞り圧延方法において、該Ｎロールレデューサをなすスタンド２のうち、縮径率５．０％以上の互いに隣接するスタンド同士間で、非対称圧延を行うスタンド２Ａの楕円率を、隣接する対称圧延を行うスタンド２Ｂのそれよりも０．５％以上大きくした。【選択図】          図６
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【特許請求の範囲】
【請求項１】
Ｎロールレデューサを用いて行う管の絞り圧延方法において、該Ｎロールレデューサをなすスタンドのうち、縮径率５．０％以上の互いに隣接するスタンド同士間で、非対称圧延を行うスタンドの楕円率を、隣接する対称圧延を行うスタンドのそれよりも０．５％以上大きくしたことを特徴とする管の絞り圧延方法。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、鋼管等の金属管を絞り圧延する際に用いられる、管の絞り圧延方法に関する。
【背景技術】
【０００２】
例えばＮ＝３の場合を図１に示すように、管（金属管）１の絞り圧延は、複数のＮロールスタンド２をタンデムに配置した絞り圧延装置（以下、Ｎロールレデューサあるいは該Ｎに２以上の自然数を代入して例えば３ロールレデューサ等という。）を用いて行なわれる。ここで、Ｎロールスタンドとは、Ｎ個のカリバーロール（以下、単にロールという。）２を円周方向に等間隔に配置した圧延機スタンド（以下、単にスタンドという。）をいう。Ｎロールレデューサでは、プラグ等の内面工具は使用されない。
【０００３】
各スタンドにおいて各ロール中心軸に共通する面内でパスライン中心を回転中心とする動径を、該回転中心から鉛直上方に伸ばした半直線と該動径が重なる位置を起点に、入側（：材料（管）を入れる側）からみて右回りに回転させたとき、該動径が最初に交差するロールのカリバ中心点までの回転角度をそのスタンドの位相角と呼ぶことにすれば、３ロールレデューサの場合、隣り合うスタンド同士の位相角は、通常６０°（Ｎロールレデューサでは通常１８０°／Ｎ）ずらして、すなわち互いの位相角差が６０°となるように、設定される（図２参照）。しかし、隣り合うスタンド同士の位相角差を通常の６０°にすると、この６０°のピッチで材料の円周方向に他の部位よりも肉厚が薄くなろうとする部位が生じ、この部位は、内面工具のない（したがって拘束されていない）内面側において角張った断面形状を呈するようになり、その結果、絞り圧延後の製品に内面六角張りと呼ばれる管内面の形状不具合が発生して偏肉が大きくなる問題がある。同様に、２ロールレデューサでは前記位相角差を通常の９０°にすると内面四角張り、４ロールレデューサでは前記位相角差を通常の４５°にすると内面八角張りがそれぞれ発生する問題がある。
【０００４】
この所謂内面角張りの発生による偏肉を軽減する技術として、例えば特許文献１では、隣り合うスタンド同士の位相角差を１８０°／ＮとされたＮロールレデューサにおいて、少なくとも一対の隣り合うスタンド同士の位相角差を９０°／Ｎに変更し、さらに少なくとももう一対のそれを４５°／Ｎに変更することが提案されている。その一例として示した図３では、第ｉ＋１スタンドと第ｉ＋２スタンド同士の位相角差が通常の１８０／３＝６０°から９０°／３＝３０°に変更されている。
【特許文献１】特開昭６１−２１６８０６号公報
【発明の開示】
【発明が解決しようとする課題】
【０００５】
しかし、前スタンドとの位相角差が９０°／Ｎあるいは４５°／Ｎになるスタンドさらには一般に−１８０°／Ｎ、１８０°／Ｎのいずれにも一致しないスタンドは、すべて非対称圧延を行なうスタンドになる。すなわち、例えばＮ＝３の場合を図４（ａ）に示すように、噛み込み位置で管１とロール３とが非対称に接触６する（噛み込み位置での材料１とロールとの接触点がカリバー中心点からずれる。）。これに対し前スタンドとの位相角差の絶対値が１８０°／Ｎに一致するスタンドは対称圧延を行うスタンドになる。すなわち、例えば図４（ｂ）に示すように、噛み込み位置で管１とロール３とが対称に接触６する（噛み込み位置での材料１とロールとの接触点がカリバー中心点に一致する。）。
【０００６】
非対称圧延を行うスタンドを設けることは、前述のように内面角張りの発生による偏肉を低減する面では有効であるが、このスタンドでは、図４（ａ）に示すように、前スタンドのカリバー端部に接触して尖った形状になっている材料部位が、このスタンドの噛み込み位置でカリバー端部に近いところに接触することになるため、材料１にねじれ７が発生し、いびつな内面角張りが発生して偏肉が大きくなるという問題があった。また、カリバー端同士の隙間からの材料の噛み出しが起こりやすくなり、この噛み出しによる疵が製品に発生しやすいという問題があった。
【０００７】
本発明は、この問題を解決し、内面角張りの発生による偏肉を低減しかつ製品外面の疵発生を防止しうる管の絞り圧延方法を提供することを目的とする。
【課題を解決するための手段】
【０００８】
発明者らは、前記目的を達成するために鋭意検討した結果、Ｎロールレデューサを用いた管の絞り圧延において、前スタンドとの位相角差の絶対値が１８０°／Ｎに一致しない非対称圧延を行うスタンドが少なくとも１スタンドある場合、縮径率５．０％以上の互いに隣接するスタンドのうち、非対称圧延を行うスタンドの楕円率を、隣接する対称圧延を行うスタンドのそれよりも０．５％以上大きくすることにより、偏肉低減と疵発生防止を両方とも達成できることを見いだし、本発明をなした。
【０００９】
すなわち、本発明は、Ｎロールレデューサを用いて行う管の絞り圧延方法において、該Ｎロールレデューサをなすスタンドのうち、縮径率５．０％以上の互いに隣接するスタンド同士間で、非対称圧延を行うスタンドの楕円率を、隣接する対称圧延を行うスタンドのそれよりも０．５％以上大きくしたことを特徴とする管の絞り圧延方法である。
【発明の効果】
【００１０】
本発明によれば、縮径率５．０％以上の互いに隣接するスタンド同士間で、非対称圧延を行うスタンドの楕円率を、隣接する対称圧延を行うスタンドのそれよりも０．５％以上大きくしたので、偏肉低減と疵発生防止を両方とも達成することができる。
【発明を実施するための最良の形態】
【００１１】
本発明において、楕円率は、図５に示すように、パスライン中心になる点Ｐからカリバー中心になる点Ｃまでの距離ｂと、点Ｐからカリバー端になる点Ｅまでの距離ａ（＞ｂ）とを用いて、式：（ａ−ｂ）／ａ（×100％）で定義される。点Ｐがカリバーの曲率中心になる点Ｏと一致した場合、ａ＝ｂ＝カリバーの曲率半径Ｒとなり、楕円率は０％である。本発明では、楕円率の値を特に限定しないが、あまり大きくしすぎると偏肉の増大を招くので、通常用いられる範囲内、例えば１０％程度以下とするのがよい。
【００１２】
Ｎロールレデューサの各スタンドのロール個数Ｎ（：２以上の自然数）は４以下が好ましい。Ｎ≧５では装置が複雑になって設備コストが嵩む。全スタンド数は、本発明ではとくに限定しないが、好ましくは６〜４０である。この好適範囲を下回ると非対称圧延による十分な偏肉分散効果が得られない点で不利であり、一方、上回ると設備コストが増大する点で不利である。また、とくに限定されないが、非対称圧延を行うスタンド数は、少なすぎると偏肉低減効果が小さくなり、多すぎると疵発生防止効果が小さくなるから、全スタンド数に対する割合で２０〜８０％とするのが好ましい。
【００１３】
各スタンドの位相角は、第１スタンドを適宜の値（例えば０°またはπ／Ｎ）に設定し、他スタンドについては、前スタンドとの位相角差が４５°／Ｎ（＝π／（４Ｎ））の整数倍になるように設定するのが、設定しやすさの点で好ましい。
【００１４】
第ｉスタンドの縮径率は、当該スタンドの入側の管外径Ｄｉ−１と出側の管外径Ｄｉを用いて、式：１−Ｄｉ／Ｄｉ−１（×100％）で与えられる。本発明では、縮径率５．０％以上の互いに隣接するスタンド同士間で、非対称圧延を行うスタンドの楕円率を、隣接する対称圧延を行うスタンドのそれよりも０．５％以上大きくする。この要件が満足されないと疵発生防止効果が不十分となる。
【００１５】
このように楕円率に差をつける方法としては、例えば４ロールスタンドの場合について図６に示すように、縮径率５．０％以上のスタンドにおいて、材料１が噛み込み位置でカリバー中心点から外れたところでロール３に接触６する非対称圧延を行うスタンド２Ａ（図６（ａ））のカリバーの曲率を、材料１が噛み込み位置でカリバー中心点のところでロール３に接触６する対称圧延を行うスタンド２Ｂ（図６（ｂ））のカリバーの曲率よりも適宜の量だけ小さくしておくという方法が好ましく用いうる。
【００１６】
なお、さらに、縮径率５．０％未満のスタンド同士間でも同様のことを行っても、疵発生防止効果の増分は乏しいが、最終製品の外面形状に影響を及ぼさない範囲であれば害にはならないから行うのはかまわない。
【実施例１】
【００１７】
１６スタンドの４ロールレデューサを用いて、外径９０ｍｍ×肉厚６ｍｍの電縫鋼管（ＪＩＳ  ＳＴＫＭ１３Ａ相当）を素材として表１に示す条件で絞り圧延を試行した。圧延後の製品について、切断した断面を画像解析して円周方向の肉厚分布を測定し、その結果を基に偏肉の程度（許容範囲内：○、許容範囲外：×）を判定し、一方、外面の目視観察により疵の発生程度を３段階（無：○、有：△、顕著に有：×）に分級した。結果を表１に示す。この表に示したように、本発明に則った発明例では、偏肉の程度、疵の発生程度とも○であったのに対し、本発明を逸脱した比較例では、偏肉の程度、疵の発生程度のいずれかが×であった。
【００１８】
【表１】
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【図面の簡単な説明】
【００１９】
【図１】通常の３ロールレデューサを用いた管の絞り圧延方法を示す概念図である。
【図２】隣り合うスタンド同士の位相角差が１８０°／Ｎ（Ｎ＝３）の場合に内面六角張りが発生することを示す説明図である。
【図３】従来技術の一例を示す説明図である。
【図４】従来技術の問題点を示す説明図である。
【図５】楕円率の定義説明図である。
【図６】本発明において非対称圧延を行うスタンドと対称圧延を行うスタンドとの間に楕円率の差をつける方法の説明図である。
【符号の説明】
【００２０】
１  管（金属管または材料）
２  スタンド（Ｎロールスタンド、３ロールスタンド、４ロールスタンド等）
２Ａ  非対称圧延を行うスタンド
２Ｂ  対称圧延を行うスタンド
３  ロール（カリバーロール）
６  （ロールと材料の）接触
７  ねじれ
【図１】
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【図２】
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【図３】
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【図４】
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【図５】
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【図６】
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